JP2000321470A - 光ファイバおよびレーザ加工機 - Google Patents

光ファイバおよびレーザ加工機

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JP2000321470A
JP2000321470A JP11135676A JP13567699A JP2000321470A JP 2000321470 A JP2000321470 A JP 2000321470A JP 11135676 A JP11135676 A JP 11135676A JP 13567699 A JP13567699 A JP 13567699A JP 2000321470 A JP2000321470 A JP 2000321470A
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light
core
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fiber according
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Hidemasa Moribe
英征 森部
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高出力の光でも簡単な構成で確実
に反射防止できる光ファイバを提供する。 【解決手段】 外周面にクラッド22を被覆した径寸法
が約数百μmのコア21を有する光ファイバ11の両端
に、径寸法が約10〜30mmの円柱状の石英ブロック
12を融着する。石英ブロック12のレーザ光が入出射
する端面にARコーティング25を設ける。レーザ光
は、面積の広い石英ブロック12の端面でパワー密度が
低減し、ARコーティング25を損傷しない。高出力の
レーザ光でもビーム形状を変形することなく確実に反射
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コアの外周面にク
ラッドを設け光が入出射される端面に反射防止コーティ
ングが施される光ファイバおよびこの光ファイバを備え
たレーザ加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばレーザ加工機において、レ
ーザ光を導光する光ファイバの端面における反射によ
り、光学系における伝達効率が低下し、戻り光による不
都合を生じ、特にレーザ溶接機などの高出力レーザ加工
機ではごくわずかな反射でも溶接性に大きな影響を及ぼ
すおそれがあることから、光ファイバの端面における反
射防止として各種方法が採られている。
【0003】例えば特開昭58−154482号公報に
記載のように、光ファイバの入射および出射端面の双方
をブリュースター角入射の条件が成立するように研磨す
る方法が知られている。この特開昭58−154482
号公報に記載の方法は、例えば図9に示すように、発振
器から出たレーザ光51は集光レンズ52により光ファ
イバ53の入射端面54上に集光される。そして、入射
端面54は入射角がブリュースター角になるように斜め
に研磨されており、フレネル反射損失がない。また、出
射端面55も同様にブリュースター角研磨が施されてお
り、出射光は集光レンズ56により加工面上に照射され
る。
【0004】しかしながら、この図9に示すような特開
昭58−154482号公報に記載のブリュースター角
入射の条件が成立するように研磨する方法では、ランダ
ム偏光のレーザ光の場合には適さないという問題があ
る。すなわち、ブリュースター角入出射では、p偏光以
外の偏光に反射が起こるため、直線偏光レーザ光以外で
は反射防止ができないためである。また、ブリュースタ
ー角入出射が約56°と角度が大きいため、光ファイバ
の端面から出射するビーム形状が崩れる問題も有してい
る。
【0005】また、端面に少し角度を付けて戻り光を反
射させる方法も知られているが、同様にランダム偏光の
レーザ光の場合には適さず、出射するビーム形状が崩れ
る問題がある。
【0006】さらに、光ファイバのコアに直接反射防止
コーティング、すなわちARコーティングを施す方法な
ども知られているが、光ファイバのコアに直接ARコー
ティングを施したのでは、パワー密度が非常に大きい高
出力のレーザでは、ARコーティングが損傷するおそれ
がある。
【0007】そこで、例えば特開平7−281054号
公報に記載の構成が知られている。この特開平7−28
1054号公報に記載のものは、屈折率分布が平坦でか
つ光ファイバのコアと等しい屈曲率のコアレスファイバ
の一方の端面に光ファイバの先端を融着接続し、コアレ
スファイバの光ファイバとの接続端面とは反対側の端面
を光軸に垂直な面に対して0〜6度以内に傾斜させ、か
つARコーティングが施されている。そして、光ファイ
バのコアに直接ARコーティングを施す場合に比して、
コアレスファイバでの漏洩と角度とにより戻り光による
干渉を防止している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平7−281054号公報に記載の構成では、光ファ
イバの入出射面の面積が小さいため、ARコーティング
を損傷するおそれがある。
【0009】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、高出力の光でも簡単な構成で確実に反射防止でき
る光ファイバおよびレーザ加工機を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の光ファイ
バは、光を導光し外周面にクラッドが設けられたコア
と、このコアの前記光が入出射される端面の少なくとも
いずれか一方に接続され前記コアの屈折率と略同一の屈
折率を有した略柱状の透光性部材と、この透光性部材の
前記光が入出射される端面に設けられた反射防止コーテ
ィングとを備え、前記透光性部材の光が入出射される端
面は、前記反射防止コーティングの光に対して損傷しな
いパワー密度で前記光を入出射可能な面積であるもので
ある。請求項2記載の光ファイバは、請求項1記載の光
ファイバにおいて、透光性部材は、石英であるものであ
る。請求項3記載の光ファイバは、請求項1または2記
載の光ファイバにおいて、透光性部材は、光が入出射さ
れる端面とコアに接続される端面とが平行な平面である
ものである。請求項4記載の光ファイバは、請求項1な
いし3のいずれか一に記載の光ファイバにおいて、コア
と透光性部材との接続は、融着であるものである。請求
項5記載の光ファイバは、請求項1ないし3のいずれか
一に記載の光ファイバにおいて、コアと透光性部材との
接続は、オプティカルコンタクトであるものである。請
求項6記載の光ファイバは、請求項1ないし5のいずれ
か一に記載の光ファイバにおいて、透光性部材は、コア
に接続される端面に前記クラッドにおける外径と略同寸
法の略柱状の接続部が同軸上に設けられたものである。
請求項7記載の光ファイバは、請求項1ないし5のいず
れか一に記載の光ファイバにおいて、透光性部材は、コ
アに接続される端面に先端に向けて次第に径小で先端の
径寸法が前記クラッドにおける外径と略同寸法の略錐台
形状の錐部が設けられたものである。請求項8記載のレ
ーザ加工機は、請求項1ないし7のいずれか一に記載の
光ファイバと、レーザ発振器とを具備したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を示
すレーザ加工機の構成を図面を参照して説明する。
【0012】図1は、本発明に係るレーザ加工機の光フ
ァイバの端末部分を示す断面図である。図2は、同上の
斜視図である。図3は、レーザ加工機を示すブロック図
である。
【0013】図3において、レーザ加工機33は、光フ
ァイバ本体31とレーザ発振器32とを備えている。
【0014】そして、光ファイバ本体31は、図1ない
し図3に示すように、例えば径寸法が約数百μmのコア
21の外周面にクラッド22が被覆形成されさらに外周
面に被覆部材23が被覆されて形成された光ファイバ1
1と、この光ファイバ11の両端部にそれぞれ設けられ
た透光性部材である例えば径寸法が約10〜30mmで
軸方向の長さ寸法が約20〜30mmの円柱状の石英ブ
ロック12,12とにて構成されている。この石英ブロ
ック12は、光ファイバ11のコア21と光学的に境界
面をつくらないように、コア21とほぼ同じ屈折率の石
英を材料として用いる。また、石英ブロック12は、レ
ーザ光の広げたい面積と光ファイバ11の開口数(N
A)および石英ブロック12の屈曲率とから、厚さ寸法
である軸方向の長さ寸法と径寸法が設定される。
【0015】さらに、光ファイバ11の両端に設けられ
た石英ブロック12の先端面には、反射防止コーティン
グであるARコーティング25が施されている。
【0016】そして、光ファイバ11と石英ブロック1
2とは、レーザ光のビーム形状を崩さず、損失なく伝搬
させるために、光ファイバ11のコア21およびクラッ
ド22が極力変形しないように、融着加工により接続さ
れている。
【0017】なお、光ファイバ11は、被覆部材23を
剥いだコア21およびクラッド22の少なくとも端面を
融着時に気泡が入らないように十分に研磨しておく。さ
らに、光ファイバ11から出射するレーザ光が楕円など
の歪んだ形状にならないように垂直に研磨する。
【0018】さらに、石英ブロック12は、光ファイバ
11との融着面13およびARコーティング25が施さ
れる先端面14は、光ファイバ11と同様に十分に研磨
しておく。また、これら融着面13および先端面14
は、平行に研磨する。
【0019】そして、レーザ加工機33は、レーザ発振
器32のレーザ光が出射される部分に、第1の集光レン
ズ34を介して光ファイバ本体31の一端側が対向、す
なわち光ファイバ本体31の一端に設けられた石英ブロ
ック12のARコーティング25が施された端面が対向
して配設されている。さらに、光ファイバ本体31の先
端側であるレーザ光が出射される端部、すなわち石英ブ
ロック12のARコーティング25が施された端面に、
第2の集光レンズ38が対向して配設され、被照射体3
9にレーザ光を照射する。
【0020】次に、上記実施の形態の動作を説明する。
【0021】被照射体39にレーザ光を照射して加工す
る際には、レーザ発振器32から出射するレーザ光を第
1の集光レンズ34で集光し、光ファイバ本体31の一
端に設けられた石英ブロック12のARコーティング2
5が施された比較的広い端面に照射する。そして、レー
ザ光は、光ファイバ11の開口数(NA)で集光したと
すると、光ファイバ11の臨界角のまま石英ブロック1
2を透過し、光ファイバ11の端面35に集光される。
なお、光ファイバ11と石英ブロック12との融着部分
では光ファイバ11の臨界角のまま石英ブロック12を
透過するので、石英ブロック12のARコーティング2
5側で、石英ブロック12を設けない場合の普通の光フ
ァイバ11のみの開口数(NA)と等しい。
【0022】さらに、光ファイバ11を導光して他端の
石英ブロック12のARコーティング25が施された端
面からレーザ光が出射され、第2の集光レンズ38によ
り被照射体39の加工面に導かれる。
【0023】上述したように、上記実施の形態では、光
ファイバ11の端面に、レーザ光が入出射される端面を
ARコーティング25がレーザ光にて損傷しないパワー
密度まで低減させてレーザ光を入出射する大きな面積を
有した光ファイバ11より遙かに径寸法の大きい石英ブ
ロック12を接続するため、レーザ加工機33のような
高出力のレーザ光でも反射による悪影響を防止するため
のARコーティング25を損傷することなくレーザ光を
入出射できる。
【0024】また、光ファイバ11のレーザ光が入出射
される両端に石英ブロック12,12をそれぞれ設けた
ため、レーザ光が入出射される際に反射防止のために施
すARコーティング25の位置ではレーザ光のパワー密
度が低くなるので、確実にARコーティング25の損傷
を防止できる。
【0025】なお、上記実施の形態において、略円柱状
の石英ブロック12を融着して説明したが、例えば図4
および図5に示すように、融着する端面に光ファイバ1
1の径寸法と略同径の接続部を一体に同軸上に突設した
り、図6および図7に示すように、融着する端面側が次
第に径小となり先端の径寸法が光ファイバ11の径寸法
と略同径となる円錐台形状の錐部を設けてもよい。これ
ら、図4および図5に示す実施の形態および図6および
図7に示す実施の形態によれば、光ファイバ11との融
着作業が容易となり、製造性を向上できる。
【0026】また、光ファイバ11に石英ブロック12
を融着して説明したが、例えば図8に示すように、オプ
ティカルコンタクトより光ファイバ11に石英ブロック
12を接続し、強度的に弱い部分は補強して接続しても
よい。この補強の際には、光ファイバ11のコア21と
クラッド22との境界面が崩れないようにクラッド22
の周面部分と石英ブロック12とを接続する。この図8
に示す実施の形態によれば、コア21とクラッド22を
崩さずに損失無く光を伝送できる。なお、光ファイバ1
1のコア21の径寸法が数百μmと小さい場合には、融
着が適している。
【0027】さらに、透光性部材として石英を用いて説
明したが、光ファイバ11のコア21の屈折率と同一で
屈折率分布が平坦である透明な透光性部材であれば、い
ずれのものでもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、光が入出射される端面
を反射防止コーティングが光にて損傷しないパワー密度
まで低減させて光を入出射する大きな面積を有した透光
性部材を光が入出射される端面に接続するため、レーザ
加工機のような高出力のレーザ光でも反射による悪影響
を防止するための反射防止コーティングを損傷すること
なく光を入出射できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す光ファイバ本体の
一端部分の断面図である。
【図2】同上斜視図である。
【図3】同上レーザ加工機を示すブロック図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す光ファイバ本体
の一端部分の断面図である。
【図5】同上斜視図である。
【図6】本発明のさらに他の実施の形態を示す光ファイ
バ本体の一端部分の断面図である。
【図7】同上斜視図である。
【図8】本発明のさらに他の実施の形態を示す光ファイ
バ本体の一端部分の断面図である。
【図9】従来例のレーザ加工機を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
11 光ファイバ 12 透光性部材である石英ブロック 13 融着面 14 先端面 21 コア 22 クラッド 23 被覆部材 25 反射防止コーティングであるARコーティング 31 光ファイバ本体 32 レーザ発振器 33 レーザ加工機 34 第1の集光レンズ 35 端面 38 第2の集光レンズ 39 被照射体 51 レーザ光 52,56 集光レンズ 53 光ファイバ 54 入射端面 55 出射端面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を導光し外周面にクラッドが設けられ
    たコアと、 このコアの前記光が入出射される端面の少なくともいず
    れか一方に接続され前記コアの屈折率と略同一の屈折率
    を有した略柱状の透光性部材と、 この透光性部材の前記光が入出射される端面に設けられ
    た反射防止コーティングとを備え、 前記透光性部材の光が入出射される端面は、前記反射防
    止コーティングの光に対して損傷しないパワー密度で前
    記光を入出射可能な面積であることを特徴とする光ファ
    イバ。
  2. 【請求項2】 透光性部材は、石英であることを特徴と
    した請求項1記載の光ファイバ。
  3. 【請求項3】 透光性部材は、光が入出射される端面と
    コアに接続される端面とが平行な平面であることを特徴
    とした請求項1または2記載の光ファイバ。
  4. 【請求項4】 コアと透光性部材との接続は、融着であ
    ることを特徴とした請求項1ないし3のいずれか一に記
    載の光ファイバ。
  5. 【請求項5】 コアと透光性部材との接続は、オプティ
    カルコンタクトであることを特徴とした請求項1ないし
    3のいずれか一に記載の光ファイバ。
  6. 【請求項6】 透光性部材は、コアに接続される端面に
    前記クラッドにおける外径と略同寸法の略柱状の接続部
    が同軸上に設けられたことを特徴とした請求項1ないし
    5のいずれか一に記載の光ファイバ。
  7. 【請求項7】 透光性部材は、コアに接続される端面に
    先端に向けて次第に径小で先端の径寸法が前記クラッド
    における外径と略同寸法の略錐台形状の錐部が設けられ
    たことを特徴とした請求項1ないし5のいずれか一に記
    載の光ファイバ。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか一に記載の
    光ファイバと、 レーザ発振器とを具備したことを特徴とするレーザ加工
    機。
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